您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 管理学资料 > 第13章-塔器(塔设备)
第13章塔器(塔设备)容器设计●13.1概述●13.3填料塔13.2.1板式塔的分类13.2.2板式塔的结构本章主要内容●13.2板式塔13.3.1填料●13.4塔的强度设计13.3.2填料塔内件的结构设计容器设计13.1概述13.1.1塔设备的应用装置名称塔设备投资的比例(%)装置名称塔设备重量的比例(%)化工及石油化工25.460万吨,120万吨/年催化裂化48.9炼油及煤化工34.8530万吨/年乙烯25.3化纤44.94.5万吨/年丁二烯54表13-1塔设备的投资及重量在过程设备中所占的比例化工、炼油、石油化工、医药、食品及环境保护等工业部门。容器设计13.1概述13.1.2塔设备的选型(3)按内件结构分:填料塔、板式塔。一、塔设备的分类(1)按操作压力分:加压塔、常压塔及减压塔。(2)按单元操作分:精馏塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔等。容器设计13.1概述容器设计13.1概述二、塔的组成塔内件塔体支座人孔或手孔除沫器接管吊柱及扶梯操作平台等塔体——外壳。除操作压力(内压或外压)、温度外,要考虑风载、地震载荷、偏心载荷,及试压、运输、吊装时的强度、刚度及稳定性要求。支座——塔体与基础的连接结构。裙式支座。过程设备设计13.1概述人孔及手孔——为安装、检修、检查等需要所设置。接管——可分为进液管、出液管、回流管、进气出气管、侧线抽出管、取样管、仪表接管、液位计接管等。除沫器——捕集夹带在气流中的液滴。吊柱——安装于塔顶,安装、检修时吊运塔内件。二、塔的组成塔内件塔体支座人孔或手孔除沫器接管吊柱及扶梯操作平台等容器设计13.2板式塔板式塔作用——逐级(板)接触的气液传质设备。塔板——气液接触和传质的基本构件。气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层使气—液相密切接触而进行传质与传热两相的组份浓度呈阶梯式变化容器设计3.2板式塔图13-1板式塔的总体结构1—吊柱2—气体出口3—回流液入口4—精馏段塔盘5—壳体6—料液进口7—人孔8—提馏段塔盘9—气体入口10—裙座11—釜液出口12—出入口塔盘结构容器设计13.2板式塔13.2.1板式塔的分类2.按气液两相流动方式1.按塔板结构错流板式塔和逆流板式塔,或称有降液管的塔板和无降液管的塔板。目前应用最广的是筛板塔及浮阀塔泡罩塔筛板塔浮阀塔舌形塔等见图13—2,有降液管的塔板应用较广容器设计13.2板式塔图13—2错流式和逆流式塔板(a)错流式(b)逆流式容器设计13.2板式塔13.2.2.1塔盘分类按塔径及结构分为整块式塔盘及分块式塔盘。整块式塔盘DN≤700mm分块式塔盘DN≥800mm13.2.2板式塔的结构容器设计13.2板式塔一、整块式塔盘重叠式组装方式定距管式结构——塔体由若干塔节组成,内装有一定数量的塔盘,塔节间用法兰连接。容器设计13.2板式塔1.定距管式塔盘结构用定距管和拉杆将同一塔节内的几块塔盘支承并固定在塔节内的支座上,定距管起支承塔盘和保持塔盘间距的作用塔盘与塔体之间的间隙,以软填料密封并用压圈压紧,见图13-3。高度随塔径增加。塔径DN=300~500mm时,塔节高度L=800~1000mm;塔径DN=600~700mm时,塔节高度L=1200~1500mm。为方便安装,每个塔节中的塔盘数为5-6块。1—塔盘板2—降液管3—拉杆4—定距管5—塔盘圈6—吊耳7—螺栓8—螺母9—压板10—压圈11—石棉绳容器设计13.2板式塔图13-3定距管式塔盘结构容器设计13.2板式塔2.重叠式塔盘结构塔节下部焊有一组支座,底层塔盘支承在支座上,依次装入上一层塔盘,塔盘间距由其下方的支柱保证,并可用三只调节螺钉调节塔盘的水平。塔盘与塔壁之间的间隙,同样采用软填料密封,用压圈压紧,见图13-4。容器设计13.2板式塔图13-4重叠式塔盘结构1—调节螺栓2—支承板3—支柱4—压圈5—塔盘圈6—填料7—支承圈8—压板9—螺母10—螺柱11—塔盘板12—支座容器设计13.2板式塔图13-5整块式塔盘的密封结构1.螺栓2—螺母3—压板4—压圈5—填料6—圆钢圈7—塔盘密封结构——软填料密封,石棉线、聚四氟乙烯纤维编织填料。容器设计13.2板式塔二、分块式塔盘——直径较大,便于制造,安装、检修,通过人孔送入塔内,焊于塔体内壁塔盘支承件上。焊制整体圆筒,不分塔节。见图13-6。要求——结构简单,装拆方便,足够刚性,便于制造、安装和维修。容器设计13.2板式塔图13-6分块式塔盘的组装结构1—出口堰2—上段降液板3—下段降液板4—受液盘5—支撑梁6—支撑圈7—受液盘8—入口堰9—塔盘边板10—塔盘板11—紧固件12—通道板13—降液板14—出口堰15—紧固件16—连接板通道板塔盘结构容器设计13.2板式塔分类——自身梁式或槽式.常用自身梁式(将塔盘板冲压出折边,足够刚性,结构简单,节省钢材),------------------------见图13-7。容器设计13.2板式塔图13-7分块式塔盘板通道板、自身梁式塔板及其连接容器设计13.2板式塔通道板——接近中央处设置,塔内清洗和维修。在同一垂直位置上,以利采光和拆卸。也可用一块塔盘板代替,见图13-6。容器设计13.2板式塔椭圆垫板图13-8双面可拆结构容器设计13.2板式塔13.2.2.2降液管一、降液管的型式结构型式——圆形和弓形两类。圆形降液管——用于液体负荷低,塔径较小,不容易引起泡沫的场合(图13-9(a),(b),(c))弓型区截面中仅有一小部分用于有效的降液截面。容器设计13.2板式塔(a)(b)(c)(d)(e)固定在塔盘上的弓型降液管弓形区全部截面用作降液面积弓型区截面中仅有一小部分用于有效的降液截面。图13-9降液管的型式过程设备设计13.2板式塔二、降液管的结构图13-10整块式塔盘的弓型降液管结构(a)(b)(b)用于不锈钢塔盘或塔盘板较薄时(a)用于碳钢塔盘,或塔盘板较厚整块式塔盘的降液管,一般直接焊接于塔盘板上。容器设计13.2板式塔分块式塔盘的降液管,有垂直式和倾斜式垂直式降液管——小直径或负荷小的塔,结构比较简单倾斜式降液管——用于降液面积占塔盘总面积12%以上时,取倾角为10°左右,使降液管下部的截面积为上部截面积的55~60%,增加塔盘的有效面积。图13-11降液管的形式容器设计13.2板式塔图13-12可折式降液管的组装结构(a)(b)(c)搭接式,组装时可调节其位置的高低折边辅助梁式,可增加降液板的刚度,但组装时不能调节兼有可调节及刚性好的结构降液管与塔体的连接——可折式及焊接固定式容器设计13.2板式塔13.2.2.3受液盘(a)目的——保证降液管出口处的液封,设在塔盘上。有平型和凹型两种。平型受液盘——用于物料容易聚合的场合。可以避免在塔盘上形成死角。图13-60(a)为一种可拆式平型受液盘。1—受液盘2—降液盘3—塔盘板4—塔壁图13-13受液盘结构容器设计13.2板式塔(b)凹型受液盘对液体流动有缓冲,当液体通过降液管与受液盘的压力降大于25mm水柱,或使用倾斜式降液管时使用。可降低塔盘入口处的液封高度,使液流平稳,有利于塔盘入口区更好地鼓泡。凹型受液盘的深度一般大于50mm,但不超过塔板间距的三分之一,否则应加大塔板间距。图13-14受液盘结构1—塔壁2—降液板3—塔盘板4—受液盘5—筋板容器设计13.2板式塔液封盘——为保证降液管出口处的液封,设置在塔或塔段的最底层塔盘降液管处。泪孔——供停工时排液用。容器设计13.2板式塔1-支承圈2-液封盘3-泪孔4-降液板图13-15弓形降液管液封盘结构容器设计13.2板式塔1-圆形降液管2-筋板3-液封盘图13-16圆形降液管液封盘结构容器设计13.2板式塔13.2.2.4.溢流堰根据位置分为进口堰及出口堰进口堰——平型受液盘,保证降液管的液封,使液体均匀流入下层塔盘,并减少液流在水平方向的冲击,设在液流进入端。容器设计13.2板式塔根据位置分为进口堰及出口堰出口堰——保持塔盘上液层的高度,并使流体均匀分布。出口堰上最大溢流强度<100~130m3/(h·m)。决定出口堰长度。单流型塔盘——出口堰长度Lw=(0.6~0.8)Di(其中Di为塔的内径);双流型塔盘——出口堰长度Lw=(0.5~0.7)Di。出口堰高度hw——由物料性能,塔型,液体流量及塔板压力降等因素确定。容器设计13.2板式塔图13-17溢流堰的结构尺寸容器设计13.3填料塔——液体在填料表面呈膜状自上而下流动;——气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动,并进行气液两相间的传质和传热。——两相的组份浓度或温度沿塔高呈连续变化。填料塔的作用——微分接触型气液传质设备。填料——气液接触和传质的基本构件。容器设计13.3填料塔图13-18填料塔的总体结构1—吊柱;2—人孔;3—排管式液体分布器;4—床层定位器;5—规整填料;6—填料支承栅板;7—液体收集器;8—集液管;9—散管填料;10—填料支承装置;11—支座;12—除沫器;13—槽式液体再分布器;14—规整填料;15—盘式液体分布器;16—防涡流器填料塔13.3填料塔容器设计13.3.1填料填料——塔的核心内件,提供气-液两相接触的传质和换热表面,与塔的其它内件共同决定塔的性能。填料分类散装填料规整填料散装填料——安装时以乱堆为主,也可以整砌。具有一定外形结构的颗粒体,又称颗粒填料。散装填料环形鞍形环鞍形13.3填料塔容器设计13.3.2填料塔内件的结构设计13.3.2.1填料的支承装置具备足够的强度及刚度,结构简单,便于安装,耐腐蚀。安装在填料层的底部。位置:作用:防止填料穿过支承装置而落下;支承操作时填料层的重量;保证足够的开孔率,使气液两相能自由通过。要求:13.3填料塔容器设计图13-19栅板型支承装置栅板支承13.3填料塔容器设计13.3.2.2填料塔的液体分布器作用——液相加料及回流液均匀地分布到填料的表面上,形成液体的初始分布。设计要点——液体分布点密度,分布点布液方式,布液的均匀性等因素。包括——分布器结构形式、几何尺寸确定、液位高度或压头大小、阻力等。13.3填料塔容器设计管式、槽式、喷洒式及盘式。D≤400mm时,每30cm2的塔截面设一个喷淋点D≤750mm时,每60cm2的塔截面设一个喷淋点D≤1200mm时,每240cm2的塔截面设一个喷淋点分布参数——规整填料——对液体分布均匀要求高,按每20~50cm2塔截面设置一个喷淋点。位置——高于填料层表面150~300mm。结构分类——13.3填料塔容器设计进液口为漏斗形,内置金属丝网过滤器,以防止固体杂质进入液体分布器内。液位管2及液体分配管3可用圆管或方管制成。布液管4一般由圆管制成,且底部打孔以将液体分布到填料层上部。一、管式液体分布器重力型分类压力型重力型排管式液体分布器------13.3填料塔容器设计图13-20重力型排管式液体分布器1-进液口2-液位管3-液体分配管4-布液管13.3填料塔容器设计(a)图13-21压力型管式分布器(b)排管式环管式13.3填料塔容器设计二、槽式液体分布器——为重力型分布器,它是靠液位(液体的重力)分布液体。分为孔流型溢流型13.3填料塔容器设计图13-22槽式孔流分布1-主槽2-分槽13.3填料塔容器设计图13-23槽式溢流型液体分布器13.3填料塔容器设计三、喷洒式液体分布器结构——与压力型管式分布器相似,在液体压力下,通过喷嘴(而不是管式分布器的喷淋孔)将液体分布在填料上,见图13-23。早期使用莲蓬头,由于分布性能差,现已很少使用。现利用喷嘴代替莲蓬头,取得较好的分布效果。——喷嘴,包括结构、布置、喷射角度,液体的流量及安装高度等。喷嘴喷出的液体呈锥形,为了达到均匀分布,锥底需有部分重叠,重叠率为30~40%,喷嘴安装于填料上方约300~800mm处,喷射角度约120°。设计关键13.3填料塔容器设计图13-23喷洒式液体分布器主管支管接管喷嘴1放大喷洒式液体分布器13.3填料塔容器设计四、盘式液体分布器分类孔流式溢流式1.盘式孔流型液体分布器结构——在底盘上开有液体
本文标题:第13章-塔器(塔设备)
链接地址:https://www.777doc.com/doc-7511410 .html